Với giải bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật Lí 12 Cánh diều Bài 4.

Giải Vật Lí 12 Cánh diều Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

Giải Vật Lí 12 trang 21

Trong đời sống hằng ngày và nhiều lĩnh vực sản xuất, người ta thường phải cung cấp năng lượng để làm nóng vật

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Mở đầu trang 21 Vật Lí 12: Trong đời sống hằng ngày và nhiều lĩnh vực sản xuất, người ta thường phải cung cấp năng lượng để làm nóng vật hoặc tạo ra sự chuyển thể của các chất. Nhiệt lượng cần truyền cho một vật để nó nóng lên hoặc chuyển thể phụ thuộc vào những yếu tố nào và có thể được xác định như thế nào?

Lời giải:

Nhiệt lượng cần truyền cho một vật để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng của vật, bản chất của chất tạo nên vật và độ tăng nhiệt độ.

Nhiệt lượng cần truyền để vật chuyển thể phụ thuộc vào khối lượng của vật và bản chất của vật.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Lấy ví dụ cho thấy nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng vật có liên hệ với khối lượng

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 1 trang 21 Vật Lí 12: Lấy ví dụ cho thấy nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng vật có liên hệ với khối lượng, nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ vật đạt được sau khi đun.

Lời giải:

Nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Khối lượng của vật.

Ví dụ: Để đun sôi 10 lít nước lâu hơn đun sôi 1 lít nước, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp cho 10 lít nước nhiều hơn, nên nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ phụ thuộc vào khối lượng.

- Độ tăng nhiệt độ của vật.

Ví dụ: để đun sôi cùng một lượng 5 lít nước từ 20 °C và từ 50 °C sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp để nước sôi nước phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ.

- Tính chất của chất làm vật.

Ví dụ: để làm nóng 1 miếng sắt và 1 miếng nhôm có cùng khối lượng đến một nhiệt độ như nhau sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp khác nhau.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Từ hệ thức (4.1), chứng tỏ rằng đơn vị đo của nhiệt dung riêng là J/kg.K

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 2 trang 22 Vật Lí 12: Từ hệ thức (4.1), chứng tỏ rằng đơn vị đo của nhiệt dung riêng là J/kg.K.

Lời giải:

Nhiệt dung riêng:$c=\frac{Q}{m.\Delta t}$

Q có đơn vị là J

M có đơn vị là kg

 có đơn vị là K

Khi đó nhiệt dung riêng có đơn vị là J/kg.K

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Sử dụng số liệu trong Bảng 4.1, giải thích vì sao thanh đồng tăng nhiệt độ nhanh hơn cốc nước có cùng khối lượng

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 3 trang 22 Vật Lí 12: Sử dụng số liệu trong Bảng 4.1, giải thích vì sao thanh đồng tăng nhiệt độ nhanh hơn cốc nước có cùng khối lượng.

Lời giải:

Do nhiệt dung riêng của đồng nhỏ hơn nhiệt dung riêng của nước nên với cùng một nhiệt lượng cần cung cấp cho cả đồng và nước thì đồng sẽ tăng nhiệt độ nhanh hơn.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của một miếng nhôm có khối lượng 810 g từ 20 °C lên 75 °C

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Luyện tập 1 trang 22 Vật Lí 12: Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của một miếng nhôm có khối lượng 810 g từ 20 °C lên 75 °C. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K.

Lời giải:

Nhiệt lượng cần thiết: $Q=mc.\Delta t=\mathrm{0,81.880.}(75-20)=39204J$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Để xác định nhiệt dung riêng của một chất bằng thực nghiệm thì cần đo những đại lượng nào?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 4 trang 22 Vật Lí 12: Để xác định nhiệt dung riêng của một chất bằng thực nghiệm thì cần đo những đại lượng nào?

Lời giải:

Để xác định nhiệt dung riêng của một chất bằng thực nghiệm cần đo đại lượng: nhiệt độ sau khi đun, thời gian đun, nhiệt lượng cần cung cấp.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Nhiệt lượng cung cấp cho nước được xác định qua công suất của nhiệt lượng kế như thế nào?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 5 trang 23 Vật Lí 12: Nhiệt lượng cung cấp cho nước được xác định qua công suất của nhiệt lượng kế như thế nào?

Lời giải:

Xác định nhiệt lượng mà nước thu được bằng cách đo công suất của nguồn điện, thời gian thực hiện từ đó xác định nhiệt lượng thông qua công thức  $t=\frac{Q_{tp}}{\text{P}}$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Biến áp nguồn (1) – Nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (2) trang 23 Vật lí 12

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Thực hành, khám phá trang 23 Vật Lí 12:

Dụng cụ

– Biến áp nguồn (1).

– Nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (2).

– Nhiệt kế (3).

– Oát kế (4).

– Đồng hồ bấm giây (5).

Phương án thí nghiệm

– Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ nêu trên.

– Lập phương án thí nghiệm với các dụng cụ đó.

Coi rằng khi đun, năng lượng được truyền hoàn toàn cho nước trong nhiệt lượng kế.

Tiến hành

Sau đây là một phương án thí nghiệm với các dụng cụ nêu trên.

– Lắp các dụng cụ theo sơ đồ nguyên lí Hình 4.2.

– Đo nhiệt độ nước trước khi đun.

– Bật biến áp nguồn.

– Đọc số chỉ P của oát kế.

– Sau mỗi 3 phút, đọc và ghi các số liệu theo mẫu Bảng 4.2.

Kết quả

Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của nước

– Vẽ đồ thị nhiệt độ của nước theo thời gian đun.

– Xác định nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị.

– Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng công thức $c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}$

– Tính sai số tuyệt đối của phép đo nhiệt dung riêng của nước.

– So sánh giá trị nhiệt dung riêng xác định bằng hai cách đã thực hiện.

Lời giải:

- Vẽ đồ thị

– Xác định nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị.

Độ đốc của đồ thị cho biết tỉ số:$\frac{\Delta T}{\Delta t}$ =  $k=\frac{54-33}{900-180}\approx \mathrm{0,03}$

Nhiệt dung riêng của nước là $c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}=\frac{\mathrm{18,2}}{\mathrm{0,136.}k}\approx \mathrm{4588,2}J/kg.K$

– Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng công thức $c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}$

$c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}=\frac{\mathrm{18,2.}(900-180)}{\mathrm{0,136.}(54-33)}\approx \mathrm{4588,2}J/kg.K$

– Tính sai số tuyệt đối của phép đo nhiệt dung riêng của nước.

Coi sai số dụng cụ không đáng kể thì ta có sai số tuyệt đối của phép đo:

 $\Delta c=\overline{\Delta c}+\Delta c_{dc}=\mathrm{385,4}$

– So sánh giá trị nhiệt dung riêng xác định bằng hai cách đã thực hiện: có giá trị gần bằng nhau.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Giải thích tại sao có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị nhiệt độ

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 6 trang 24 Vật Lí 12: Giải thích tại sao có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị nhiệt độ - thời gian đun theo phương án thí nghiệm đã thực hiện?

Lời giải:

Nhiệt dung riêng tỉ lệ thuận với độ dốc của đồ thị nhiệt độ - thời gian đun.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Với số liệu được cho ở Bảng 4.2 thì nhiệt dung riêng của nước xác định được là bao nhiêu?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 7 trang 24 Vật Lí 12: Với số liệu được cho ở Bảng 4.2 thì nhiệt dung riêng của nước xác định được là bao nhiêu?

Lời giải:

Nhiệt dung riêng của nước xác định $c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}=\frac{\mathrm{18,2.}(900-180)}{\mathrm{0,136.}(54-33)}\approx \mathrm{4588,2}J/kg.K$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để nung nóng chảy hoàn toàn 1 tấn đồng từ 25 °C

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Luyện tập 2 trang 25 Vật Lí 12: Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để nung nóng chảy hoàn toàn 1 tấn đồng từ 25 °C. Sử dụng số liệu nhiệt dung riêng ở Bảng 4.1 và cho biết nhiệt nóng chảy riêng của đồng là 180.103 J/kg.

Lời giải:

Nhiệt lượng để tăng nhiệt độ đồng từ 25 °C đến nhiệt độ nóng chảy:

 $Q_1=mc\Delta t=\mathrm{1000.380.}(1085-25)={\mathrm{4,028.10}}^{8}J$

Nhiệt lượng nóng chảy: $Q_2=\lambda m={180.10}^3.1000={\mathrm{1,8.10}}^{6}J$ 

Nhiệt lượng cần cung cấp: $Q=Q_1+Q_2={\mathrm{5,828.10}}^{6}J$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng thực nghiệm, cần đo được những đại lượng nào?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 8 trang 25 Vật Lí 12: Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng thực nghiệm, cần đo được những đại lượng nào?

Lời giải:

Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng thực nghiệm, cần đo được những đại lượng: nhiệt lượng cần cung cấp, khối lượng chất cần đo trong thí nghiệm.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Biến áp nguồn (1) – Oát kế (2) – Nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (3) – Cốc (4) và cân (5)

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Thực hành, khám phá trang 25 Vật Lí 12:

Dụng cụ

– Biến áp nguồn (1).

– Oát kế (2).

– Nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (3).

– Cốc (4) và cân (5).

– Đồng hồ bấm giây (6).

Phương án thí nghiệm

– Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ nêu trên.

– Lập phương án thí nghiệm với các dụng cụ đó.

Tiến hành

Sau đây là một phương án thí nghiệm với các dụng cụ nêu trên.

– Lắp các dụng cụ theo sơ đồ Hình 4.4, oát kế được nối với biến áp nguồn và với nhiệt lượng kế.

Bước 1

- Cho nước đá vào nhiệt lượng kế và hứng nước chảy ra bằng một chiếc cốc.

– Sau khi nước chảy vào cốc khoảng một phút, cho nước chảy vào cốc (4) (ở trên cân) trong thời gian t phút, xác định khối lượng m của nước trong cốc này.

Bước 2

– Bật biến áp nguồn

– Đọc số chỉ của oát kế.

– Cho nước chảy thêm vào cốc trong thời gian t.

Xác định khối lượng M của nước trong cốc lúc này.

– Ghi các số liệu theo mẫu Bảng 4.3.

Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng

– Xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng công thức: $\lambda =\frac{\text{P}.t}{M-2m}$  

– So sánh kết quả thu được với giá trị ở Bảng 4.4, giải thích sự khác nhau giữa hai giá trị đó.

Lời giải:

– Xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng công thức:

 $\lambda =\frac{\text{P}.t}{M-2m}=\frac{24.180}{{\mathrm{17,5.10}}^{-3}-{\mathrm{2.2.10}}^{-3}}={\mathrm{3,2.10}}^{5}J/kg$

– So sánh kết quả thu được với giá trị ở Bảng 4.4: Hai kết quả này gần bằng nhau, sự chênh lệch là do có sự truyền nhiệt lượng cho các thiết bị chứa nó.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Nêu cách xác định khối lượng nước đá đã tan chảy m sau thời gian t ở bước 1

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 9 trang 26 Vật Lí 12: Nêu cách xác định khối lượng nước đá đã tan chảy m sau thời gian t ở bước 1.

Lời giải:

Dùng cân đo khối lượng cốc nước (4) trước khi làm thí nghiệm, khi tiến hành thí nghiệm cứ sau khoảng thời gian t như bước 1 thì đọc số chỉ của cân, trừ đi khối lượng cốc ban đầu thì được khối lượng nước đá đã tan chảy m.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Vì sao khối lượng nước đá nóng chảy do nhận nhiệt lượng từ dây điện trở của nhiệt lượng kế được xác định là (M-2m)?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 10 trang 26 Vật Lí 12: Vì sao khối lượng nước đá nóng chảy do nhận nhiệt lượng từ dây điện trở của nhiệt lượng kế được xác định là (M-2m)?

Lời giải:

M là khối lượng của nước trong cốc.

m là khối lượng nước đá đã tan chảy.

(M – 2m) là khối lượng của nước đá nóng chảy.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Với số liệu như trong Bảng 4.3 thì nhiệt lượng đã cung cấp cho nước đá là bao nhiêu?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 11 trang 27 Vật Lí 12: Với số liệu như trong Bảng 4.3 thì nhiệt lượng đã cung cấp cho nước đá là bao nhiêu?

Lời giải:

Nhiệt lượng cung cấp:  $Q=\text{P }t=24.180=4320J$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Cho biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2 300.106 J/kg có ý nghĩa gì?

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Câu hỏi 12 trang 27 Vật Lí 12: Cho biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2 300.106 J/kg có ý nghĩa gì?

Lời giải:

Ý nghĩa của con số trên là cần một nhiệt lượng 2300.10⁶ J để hoá hơi hoàn toàn 1 kg nước từ thể lỏng chuyển sang thể khí.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Tính nhiệt lượng cần thiết để làm 2,0 g nước đá từ –20 °C chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở 100 °C

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Luyện tập 3 trang 28 Vật Lí 12: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm 2,0 g nước đá từ –20 °C chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở 100 °C.

Lời giải:

Nhiệt lượng để nước đá từ –20 °C đến 0 °C là:

 $Q_1=mc\Delta t_1=\mathrm{0,002.4200.}(0-(-20\left)\right)=168J$

Nhiệt lượng để nước từ 0 °C đến 100 °C là:

 $Q_2=mc\Delta t_2=\mathrm{0,002.4200.}(100-0)=840J$

Nhiệt lượng nóng chảy nước đá ở 0 °C là:  $Q_3=\lambda m={\mathrm{3,33.10}}^5\mathrm{.0,002}=666J$

Nhiệt lượng hoá hơi nước ở 100 °C là:  $Q_4=Lm={\mathrm{2,3.10}}^6\mathrm{.0,002}=4600J$

Tổng nhiệt lượng cần cung cấp:  $Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=6274J$

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác:

Cho các dụng cụ: Một cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình nhiệt lượng kế kèm dây điện trở, oát kế, cân hiện số, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Cánh diều

Vận dụng trang 28 Vật Lí 12: Cho các dụng cụ: Một cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình nhiệt lượng kế kèm dây điện trở, oát kế, cân hiện số, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây. Xây dựng phương án và thực hiện phương án thí nghiệm xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước bằng các dụng cụ này.

Lời giải:

Phương án thí nghiệm:

- Đặt nhiệt lượng kế lên cân. Đổ nước nóng vào nhiệt lượng kế. Xác định khối lượng nước trong bình.

- Tháo nắp bình ra khỏi nhiệt lượng kế.

- Nối oát kế với điện trở và nguồn điện.

- Đặt dây điện trở vào nhiệt lượng kế sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước.

- Bật nguồn điện.

- Đun sôi nước trong bình nhiệt lượng kế. Sau mỗi khoảng thời gian 2 phút, đọc số đo công suất trên oát kế, khối lượng nước trong bình nhiệt lượng kế trên cân. Ghi các kết quả vào vở theo mẫu tương tự Bảng 6.2.

- Tắt nguồn điện.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng hay khác: